Улучшение чувствительности датчиков гравитационных волн

12.03.2022

Ученые-физики из университета Западной Австралии разработали новую технологию, которая призвана еще больше увеличить чувствительность датчиков гравитационных волн, и без того самых точных научных инструментов на сегодняшний день. Внедрение новой технологии позволит поднять чувствительность на такой уровень, который ранее можно было получить только путем строительства новых датчиков, размеры которых превышают размеры существующих.

В технологии используется "симбиоз" квазичастиц, являющихся квантами звуковых колебаний, называемых фононами, и фотонами света специального лазера. Образовавшиеся квазичастицы более высокого порядка сложности совершают собственные колебания с частотой в миллиарды раз в секунду, это все происходит без каких-либо энергетических потерь и используется для усиления сигнала от датчиков гравитационных волн.

Основной проблемой, которая не позволяла ранее реализовать нечто подобное, является то, что фононы, являющиеся носителями квантовой информации и выступающие в роли усилителей сигналов, буквально теряются в огромном количестве случайных фононов, называемых тепловым шумовым фоном.

Решением в данном случае стала технология, которая получила название White Light Signal Recycling (WLSR), а в роли ключевого компонента выступил так называемый фононный кристаллический резонатор (phononic crystal (PNC) resonator), изготовленный из кварцевого кристалла высокой степени чистоты. Этот резонатор имеет достаточно сложную форму с чередующимися отверстиями различного диаметра и выступами, созданными в определенных местах. Более наглядно вид и структура PNC-резонатора показана на представленных здесь снимках.

Использование PNC-резонатора, охлажденного до температуры в 1 Кельвин, и достаточно сложной оптической системы, в состав которой входят лазеры, зеркала, линзы и другие компоненты, позволило создать WLSR-интерферометр и одновременно усилитель сигнала, способный работать в широком диапазоне частот, в который входят частоты сигналов гравитационных волн различных типов. Только за счет использования нового WLSR-интерферометра чувствительность нынешних датчиков может быть увеличена минимум в 40 раз.

<< Назад: 20-ядерный процессор Apple M1 Ultra 13.03.2022

>> Вперед: Жесткие диски Toshiba N300 Pro и X300 Pro 12.03.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Группу крови определяют взвешиванием 20.11.2006 Франц Дикерт из Венского университета (Австрия) разработал простой и применимый даже в полевых условиях способ определения группы крови. Свойства крови зависят от молекул различных сахаров, которыми покрыта оболочка эритроцитов. Взяв эритроциты разных групп крови, Дикерт помещает их на пластиковую пленку и высушивает. Получается набор из четырех пленок, соответствующих четырем группам крови. После этого анализируемая капля крови наносится на каждую пленку, и эритроциты из нее прилипают к имеющимся, если сахарное покрытие оболочки у них одинаковое. Остается только смыть капли крови и взвесить все четыре пленки на чувствительных весах - та, к которой прилипло больше всего эритроцитов, и покажет группу крови человека.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025